RS65931B1 - Nova vezujuća kompozicija za nekoliko primena - Google Patents

Description

Opis

Oblast primene

[0001] U svom najopštijem aspektu, ovaj pronalazak se odnosi na vodenu vezujuću kompoziciju (vezujuće sredstvo) koja ima nekoliko primena.

[0002] Konkretno, ovaj pronalazak se odnosi na vodenu vezujuću kompoziciju koja sadrži najmanje jedan redukcioni šećer, sulfamat i smolu (u daljem tekstu takođe označena kao predkondenzat) dobijenu reakcijom između polialdehida, jedinjenja uree i najmanje jednog lignin sulfonata.

Stanje tehnike

[0003] U tehnici su poznati mineralni vlaknasti materijali, koji se široko koriste i kao toplotni i kao zvučni izolacioni materijali, na primer u stambenim i industrijskim zgradama. Navedeni materijali su formirani od mineralnih vlakana spojenih jedno sa drugim vezujućim kompozicijama (vezujućim sredstvima), obično vodenim, koje sadrže polimerizujuće/unakrsno-vezujuće sredstvo, i koje su termoreaktivne i sposobne da čvrsto spoje vlakna termičko-mehaničkim tretmanima na visokim temperaturama. S tim u vezi, postupak za pripremu pomenutih mineralnih vlaknastih materijala generalno sadrži prvi korak formiranja takozvanih "slobodnih" (tj. međusobno nepovezanih) mineralnih vlakana, nakon čega sledi korak impregnacije na visokoj temperaturi navedenih slobodnih vlakana sa vezujućim kompozicijama koje, usled kontakta i visokih temperatura, polimerizuju, čime se vlakna čvrsto spajaju jedno sa drugim, dajući oblik i teksturu gotovom proizvodu.

[0004] Vezujuće kompozicije koje se nanose na mineralna vlakna su generalno u obliku vodenog rastvora koji sadrži termoreaktivnu smolu i aditive kao što je unakrsno-vezujući katalizator za smolu, silan koji olakšava hemijsko vezivanje vlakna i smole, mineralno ulje protiv prašine, itd.

[0005] Vezujuća kompozicija se uglavnom nanosi na vlakna prskanjem.

[0006] Osobine vezujuće kompozicije u velikoj meri zavise od karakteristika smole. U pogledu nanošenja, adhezivna kompozicija mora biti laka za prskanje i mora biti moguće da se nanese na površinu vlakana kako bi ih efikasno vezala.

[0007] Pored toga, smola treba da bude stabilna tokom određenog vremenskog perioda pre nego što se upotrebi za formiranje vezujuće kompozicije, pri čemu se pomenuta kompozicija uglavnom priprema neposredno pre upotrebe mešanjem smole i gore navedenih aditiva.

[0008] Što se tiče usaglašenosti sa važećim propisima, smola ne sme da zagađuje, odnosno da sadrži – i treba da stvara u fazi vezivanja ili kasnije – minimalnu moguću količinu jedinjenja koja mogu biti štetna po ljudsko zdravlje ili životnu sredinu.

[0009] Najčešće korišćene termoreaktivne smole su fenolne smole klase rezola. Pored njihove dobre sposobnosti unakrsnog vezivanja na temperaturi nanošenja na mineralna vlakna, pomenute smole su relativno jeftine.

[0010] Najčešći rezoli se dobijaju kondenzacijom fenola i formaldehida, u prisustvu baznog katalizatora. Ovi rezoli sadrže određeni udeo slobodnih monomera, posebno formaldehida, čije prisustvo je nepoželjno zbog poznatih štetnih efekata.

[0011] Odavno je dokazano da je formaldehid opasan kancerogeni agens. Stoga se smole na bazi rezola uglavnom tretiraju ureom, koja reaguje sa slobodnim formaldehidom, čime se formiraju fenol-urea-formaldehid kopolimeri.

[0012] Međutim, primećeno je da su, pod uslovima temperature unakrsnog-vezivanja smole, kondenzati urea-formaldehida nestabilni; oni se razgrađuju i ponovo nastaju formaldehid i urea, koji se barem delimično razgrađuju u amonijaku i ispuštaju se u životnu sredinu, posebno u radnu sredinu.

[0013] Propisi o zaštiti životne sredine postaju sve strožiji i primoravaju proizvođače izolacionih proizvoda da pronađu rešenja koja omogućavaju dalje smanjenje nivoa nepoželjnih emisija (isparljivih jedinjenja), posebno formaldehida.

[0014] U tu svrhu, nekoliko tehnika za smanjenje emisije nepoželjnih jedinjenja, posebno formaldehida, vezujućih kompozicija za mineralna vlakna koliko je to moguće je poznato u tehnici.

[0015] Na primer, prijava WO 2012076462 i US patent 8552140 opisuju vezujuće kompozicije zasnovane na fenolnoj smoli za mineralna vlakna, kojima se dodaju dekstroza ili Maillard reagensi koji sadrže ugljene hidrate, odnosno amin, kao čistač formaldehida. Međutim, vezujuće kompozicije pomenutog tipa i dalje oslobađaju značajne nivoe formaldehida.

[0016] Pored toga, nekoliko vodenih vezujućih kompozicija koje sadrže jedinjenja koja mogu da se polimerizuju Meillardovom reakcijom (za opštu referencu na Maillardovu reakciju videti na primer GP Ellis et al., Advances in Carbohydrate Chem, 1959, pp. 63-134) su poznati u tehnici, kao što su šećeri i proteini, ili poli- ili monokarboksilne kiseline i izvor amonijaka, i dalje sadrže različite tipove polimernih/unakrsno-vezujućih sredstava.

[0017] Na primer, prijava patenta WO 2013/179323 opisuje vezujuću kompoziciju koja sadrži najmanje jedan monosaharid i, kao polimerizaciono/unakrsno-vezujuće sredstvo, organsku so izabranu od: amonijum-sulfamata ili sulfamata alkalnog ili zemnoalkalnog metala.

[0018] Organska smola proizvedena polimerizacijom pomenutih vazujućih kompozicija na mineralnim vlaknima je visoko biokompatibilna i bez formaldehida na nivoima koji se mogu detektovati. Međutim, jačina vezivanja navedene organske smole nema istu efikasnost kao ona koju pružaju fenolne smole. Na primer, zatezna čvrstoća gotovog proizvoda je zadovoljavajuća, ali niža od one kod analognog proizvoda dobijenog upotrebom fenolne smole.

[0019] WO 2012/172262 opisuje vezujuću kompoziciju za mineralna vlakna koja sadrži najmanje jedan oligosaharid, najmanje jednu so lignin sulfonske kiseline i unakrsno-vezujući katalizator izabran od jedinjenja koja sadrže fosfor (posebno fosfata) i sulfata.

[0020] Patenti US 2014/0342627, US 2016/0289258 i US 9394431 odnose se na vezujuće kompozicije mineralnih vlakana koje sadrže redukcioni šećer i unakrsno-vezujuće sredstvo koje sadrži proizvod reakcije između uree i polikarbonilnog jedinjenja, posebno glioksala.

[0021] Francuska prijava FR 3032196 opisuje vezujuću kompoziciju za mineralna vlakna koja sadrži najmanje jedan amonijum lignin sulfonat, najmanje jedno karbonil jedinjenje, uključujući glioksal, i moguće dodatne konvencionalne aditive uključujući ureu.

[0022] Prijava WO 2013/021112 opisuje vezujuću kompoziciju za mineralna vlakna koja sadrži najmanje jedan redukcioni šećer, najmanje jedan hidrogenizovani šećer i polifunkcionalno unakrsno-vezujuće sredstvo, kao što je na primer glioksal, kome se može dodati urea, pri čemu je količina redukujućeg šećera 10 težinskih % do 90 težinskih % na ukupnu težinu redukcionog šećera i hidrogenizovanog šećera. Kompozicija može dalje da sadrži amonijum lignin sulfonat ili natrijum lignin sulfonat.

[0023] Prijava patenta WO 2016/120575 opisuje vezujuću kompoziciju za mineralna vlakna koja sadrži amonijum lignin sulfonat ili so lignin sulfonske kiseline sa alkalnim ili zemnoalkalnim metalom, i karbonil jedinjenje, posebno hidroksimetilfurfural. Kompozicija može dalje da sadrži polisaharid, na primer skrob, i može da sadrži amonijum-sulfat kada je prisutan amonijum-lignin-sulfonat.

[0024] Vezujuće kompozicije za mineralna vlakna slične onima u patentnoj prijavi WO 2016/120575 opisani su u patentnim prijavama FR 3032194 i FR 3032195 i u prijavi US 10,435,329.

[0025] U svetlu gore navedenog, glavna svrha ovog pronalaska je da obezbedi novu vezujuću kompoziciju koja ima poboljšanu snagu vezivanja i gotov proizvod dobijen upotrebom pomenute nove vezujuće kompozicije koja ne oslobađa formaldehid kako bi bila u skladu sa strožijim propisima o zaštiti životne sredine i da reši prethodne nedostatke pomenute u odnosu na prethodno stanje tehnike.

[0026] Druga svrha ovog pronalaska je da obezbedi vezujuću kompoziciju kao što je gore navedena, koja ima snagu vezivanja uporedivu sa onom vezivnih kompozicija na bazi fenolne smole.

[0027] Dodatna svrha ovog pronalaska je da obezbedi postupak za proizvodnju gotovog proizvoda, posebno vlaknastog materijala, počevši od slobodnih mineralnih vlakana, upotrebom kompozicije kao što je gore navedena, koja ima poboljšane karakteristike mehaničke čvrstoće.

Kratak opis pronalaska

[0028] Navedene svrhe se prvenstveno postižu vodenom vezujućom kompozicijom bez formaldehida koja sadrži:

- najmanje jedan redukcioni šećer;

- amonijum-sulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala;

- sredstvo za podešavanje pH izabrano iz grupe koja se sastoji od amonijum hidroksida (NH4OH), organske i/ili neorganske amonijum soli i/ili organskog amina;

- smolu (ili pre-kondenzat) dobijenu reakcijom između polialdehida, jedinjenja uree i najmanje jednog lignin sulfonata i/ili njegovog kondenzacionog derivata sa polialdehidom, pri čemu je navedena smola prisutna u procentu od najmanje 10 težinskih % na suvu težinu kompozicije.

[0029] Podnosilac prijave je iznenađujuće otkrio da vodena vezujuća kompozicija, kao što je gore navedena, ima poboljšanu snagu vezivanja, uporedivu sa onom vodenih vezujućih kompozicija na bazi rezol smola, i, u isto vreme, ne oslobađa zagađujuće emisije, posebno formaldehid, kao vodene vezujuće kompozicije sposobne za polimerizaciju Maillardovom reakcijom kao što su one opisane u patentnoj prijavi WO 2013/ 179323.

[0030] U upotrebi kao vezujućeg sredstva mineralnih vlakana kao što su kamena ili staklena vlakna, vodena vezujuća kompozicija prema pronalasku pogodno omogućava da se dobije vlaknasti proizvod sa poboljšanim mehaničkim svojstvima, posebno sa većom čvrstoćom na zatezanje i pritisak.

[0031] Prema tome, gore navedene svrhe se takođe postižu postupkom za pripremu mineralnog vlaknastog materijala koji koristi vodenu vezujuću kompoziciju kao što je gore navedena. Ovaj postupak sadrži sledeće korake:

- formiranje slobodnih mineralnih vlakana od kamenog ili staklastog materijala;

- nanošenje vodene vezujuće kompozicije kao što je gore navedena na pomenuta slobodna mineralna vlakna, čime se formiraju aglomerati mineralnih vlakana sa pomenutom vezujućom kompozicijom; i

- podvrgavanje navedenih aglomerata termičkom tretmanu na temperaturi koja može da očvrsne pomenutu vezujuću kompoziciju, čime se dobija pomenuti vlaknasti materijal.

[0032] Gore navedene svrhe se takođe postižu sa vlaknastim materijalom na bazi vezanih mineralnih vlakana koji se mogu dobiti postupkom kao što je gore naveden.

Detaljan opis

[0033] U ovom opisu i u sledećim patentnim zahtevima, "vodena vezujuća kompozicija" označava vodeni rastvor dobijen rastvaranjem ili dispergovanjem komponenti pomenute kompozicije u vodi, kao potencijalno vezujuće sredstvo (vezujuće sredstvo) za vlaknasti materijal.

[0034] Pod terminom "bez formaldehida", kada se govori o vezujućoj kompoziciji prema pronalasku, podrazumeva se da vezujuća kompozicija oslobađa 5 ppm ili manje formaldehida, poželjno 1 ppm ili manje nivoa formaldehida koji se može detektovati, kada se ista osuši i/ili očvrsnula u uslovima upotrebe.

[0035] Slično, pod pojmom "bez formaldehida", kada se odnosi na gotov proizvod (na primer vlaknasti materijal) dobijen upotrebom kompozicije prema pronalasku, podrazumeva se da gotov proizvod sadrži i/ili oslobađa 5 ppm ili manje formaldehida, poželjno 1 ppm ili manje detektabilnih nivoa formaldehida, u standardnim testovima koji simuliraju njegovu uobičajenu upotrebu.

[0036] Ukoliko nije drugačije naznačeno, procenat komponente u kompoziciji prema pronalasku označava težinski procenat pomenute komponente u ukupnoj težini komponenti kompozicije, koje se smatraju suvim, tj. u odsustvu vode (suva kompozicija), kompozicije.

[0037] Za potrebe ovog opisa i sledećih patentnih zahteva, osim gde je drugačije navedeno, sve brojeve koji izražavaju iznose, količine, procente, itd., treba razumeti kao modifikovane u svim slučajevima terminom "oko". Pored toga, svi opsezi uključuju bilo koju kombinaciju maksimalnih i minimalnih tačaka opisanih i uključuju bilo koji srednji raspon između, koji može, ali ne mora biti ovde posebno naveden.

[0038] Kao što se koristi u opisu i u priloženim patentnim zahtevima, oblici jednine "a", "an" i "the" uključuju reference za množinu osim ako kontekst jasno ne nalaže drugačije.

[0039] Karakteristike primera izvođenja ovog pronalaska koje su ovde opisane mogu se kombinovati na bilo koji način, čime se čak formiraju i dodatni primeri izvođenja koji nisu posebno opisani, ali spadaju u obim ovog pronalaska.

[0040] Kompozicija pronalaska može se korisno koristiti u pripremi vlaknastog materijala, kao što je na primer staklena vuna ili mineralna vuna. Navedeni vlaknasti materijal, tipično za upotrebu kao toplotno i/ili zvučno izolacioni materijal, može se pripremiti poznatim tehnikama koje uključuju početno formiranje slobodnih staklenih ili kamenih vlakana, nakon čega sledi impregnacija navedenih vlakana vezujućom kompozicijom (vezujućim sredstvom), i naknadnom vrućom polimerizacijom ove poslednje da bi se mineralna vlakna čvrsto vezala međusobno.

[0041] Kao što je gore navedeno, vodena vezujuća kompozicija prema pronalasku sadrži najmanje jedan redukcioni šećer. Poželjno, najmanje jedan redukcioni šećer je prisutan u ukupnoj količini (tj. uključujući sve redukcione šećere prisutne u kompoziciji) od 50% do 75%, poželjno od 50% i 72%.

[0042] Termin "redukcioni šećer" podrazumeva se u konvencionalnom smislu, drugim rečima, to može biti bilo koji monosaharid ili polisaharid koji nosi slobodnu hemiacetalnu OH grupu koja ima redukciono dejstvo, posebno u bakar-alkalnim rastvorima.

[0043] Monosaharidi mogu biti i keto- i aldo-monosaharidi, trioza, pentoza i/ili heksoza, koji imaju i L- i D-anomernu konfiguraciju, ili njihove smeše. Prema tome, primeri upotrebljivih monosaharida su: fruktoza, glukoza, galaktoza, ksiloza, arabinoza, riboza, liksoza, manoza, ramnoza i slično. Navedeni monosaharidi se mogu kupiti i koristiti kao takvi, ili se mogu dobiti poznatim postupcima, na primer hemijskom redukcijom disaharida ili polisaharida uopšte, kao što su, između ostalog, maltoza i sl.

[0044] U poželjnom primeru izvođenja, pomenuti monosaharid je izabran od: fruktoze i glukoze (takođe nazvane dekstroza), još poželjnije prisutnih u količini između 50 težinskih % i 75 težinskih %, poželjno između 50 težinskih % i 72 težinskih %.

[0045] Poželjno, ova kompozicija sadrži najmanje jedan ili dva monosaharida, od kojih je najmanje jedan poželjno glukoza. U poželjnom primeru izvođenja, ova kompozicija sadrži najmanje jedan aldo-monosaharid, kao što je na primer glukoza, i najmanje jedan ketomonosaharid, kao što je fruktoza.

[0046] Konkretno, prisustvo najmanje glukoze omogućava da se dobiju poboljšana vezujuća svojstva kompozicije i poboljšana svojstva stabilnosti vlaknastog materijala.

[0047] Kada su prisutna, dva monosaharida se mogu koristiti u takvoj količini da njihov zbir bude između 50 i 75%, poželjno između 50% i 72% težine kompozicije. Poželjno, dva monosaharida su u težinskom odnosu od oko 1:1 jedan prema drugom, ili je jedan od dva monosaharida prisutan u malom višku, kao što je na primer u odnosu između 1:1.5 i 1:3. U jednom primeru izvođenja, ova kompozicija sadrži fruktozu i glukozu u odnosu 1:1.25 i u ukupnoj količini između 50 težinskih % i 75 težinskih %, poželjno između 50% i 72% u odnosu na ukupnu težinu komponenti, koje se smatraju suvim, tj., u odsustvu vode.

[0048] Redukcioni polisaharid u vezujućoj kompoziciji prema pronalasku je izabran od redukujućih polisaharida koji imaju prosečnu molekulsku težinu nižu od 1000 000, poželjno nižu od 100000, poželjnije nižu od 50000, povoljno nižu od 10000, pa čak i višu od 180.

[0049] Poželjno, redukujući polisaharid sadrži najmanje jednu jedinicu glukoze. Posebno su poželjni polisaharidi uglavnom (više od 50 težinskih %) koji se sastoje od jedinica glukoze.

[0050] Polisaharid se pre upotrebe tretira u kiseloj sredini.

[0051] Vodena vezujuća kompozicija prema pronalasku dalje sadrži sulfamat, posebno amonijum-sulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala.

[0052] Sulfamat deluje kao polimerizaciono/unakrsno vezujuće sredstvo, a posebno doprinosi stvaranju derivata melanoidina, uglavnom polimerizacijom Maillardovom reakcijom, sa najmanje jednim redukcionim šećerom (na primer monosaharidom), tokom pripreme vlaknastih materijala. Konkretno, Maillardova reakcija dovodi do formiranja aromatičnih molekula visoke molekulske težine ili smeša aromatičnih polimera i/ili polimera koji sadrže azot (melanoidina), koji omogućavaju kompoziciji da stekne karakteristike vezivanja i termoreaktivnosti, koje su neophodne za kompoziciju da deluje kao vezujuće sredstvo za mineralna vlakna. Konkretno, navedeni melanoidini mogu imati odnos ugljenik:azot i stepen nezasićenosti i aromatičnosti koji mogu značajno da variraju u zavisnosti od temperature (za opštu referencu videti Ames et al. The Maillard Browning Reaction, Chemistry and Industry, 1988, 7, 558-561).

[0053] Primeri upotrebljivih sulfamata su izabrani od: natrijum-sulfamata, kalijum-sulfamata, kalcijum-sulfamata i amonijum-sulfamata, pri čemu je poželjan amonijum-sulfamat (CAS br.

7773-06-0). Konkretno, amonijum-sulfamat, koji ima opštu formulu H2NSO3NH4<+>(CHEBI:81950), je organska (nekarboksilna) so sa kojom se lako rukuje jer ima nisku toksičnost i ne izaziva iritaciju pri kontaktu sa kožom. Može se pripremiti, na primer, hidrolizom reakcionog proizvoda dobijenog tretiranjem uree pušljivom sumpornom kiselinom ili se može komercijalno kupiti. U vodenoj vezujuzućoj kompoziciji prema pronalasku, amonijum-sulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala je/su prisutni u ukupnoj količini između 8 i 20 težinskih %, posebno između 8 i 12 težinskih %.

[0054] Prednost je što upotreba sulfamata kao komponente kompozicije ovog pronalaska dovodi do vremena polimerizacije, tokom pripreme mineralnog vlaknastog materijala, koje je mnogo kraće u poređenju sa vremenima potrebnim upotrebom vezujućih kompozicija iz prethodnog stanja tehnike. Konkretno, brzina polimerizacije predmetne kompozicije, određena merenjem vremena geliranja (za definiciju vremena geliranja videti npr. US8114210), je znatno veća (za više od 20%) u poređenju sa odgovarajućim vezujućim kompozicijama koje sadrže na primer amonijum sulfat, umesto amonijum sulfata kao polimerizacionog/unakrsno-vezujućeg sredstva.

[0055] Veće stope polimerizacije rezultiraju kraćim vremenom pripreme vlaknastog materijala, a takođe omogućavaju da se temperatura tokom koraka polimerizacije smanji na temperature čak niže od 200°C, čime se osiguravaju eksperimentalni uslovi koji su povoljniji i lakši za primenu u industrijskim razmerama. Pored toga, sulfamat, poželjno amonijum-sulfamat, se koristi kao polimerizaciono/unakrsno-vezujuće sredstvo u kompoziciji pronalaska u manjim količinama u poređenju sa drugim unakrsno vezujućim sredstvima, kao što je na primer amonijum-sulfat, i pored toga obezbeđuje visoke prinose i odlična svojstva mehaničke čvrstoće tako dobijenog mineralnog vlakna.

[0056] Vezujuća kompozicija prema pronalasku dalje sadrži sredstvo za podešavanje pH koji obezbeđuje amino grupe u finalnoj smoli, izabranu iz grupe koja se sastoji od amonijum hidroksida (NH4OH), organske i/ili neorganske amonijum soli i/ili organskog amina.

[0057] U jednom primeru izvođenja, sredstvo za podešavanje pH je takođe izvor amonijaka i izabrano je od amonijum hidroksida (NH4OH), organske ili neorganske amonijumove soli i njihove kombinacije.

[0058] U tom pogledu, primeri organskih amonijum soli koje se mogu koristiti su soli monoili polikarboksilne organske kiseline, poželjno izabrane od: limunske kiseline, vinske kiseline, glikolne kiseline, jabučne kiseline i mlečne kiseline. Neorganske soli amonijuma koje se mogu koristiti su poželjno izabrane od: amonijum nitrata, amonijum fosfata i amonijum sulfata.

[0059] U sledećem primeru izvođenja pronalaska, sredstvo za podešavanje pH je izabrano od jednog ili više primarnih, sekundarnih ili tercijalnih organskih amina, koji mogu imati dodatne funkcionalne grupe (na primer alkanolamine), koji se koriste sami ili u kombinaciji sa amonijum hidroksidom i/ili amonijum soli u delimičnoj zameni istih.

[0060] Poželjno, organski amin je izabran iz grupe koja se sastoji od 2-amino-2-metil-propanola (AMP), heksametilendiamina i bis(heksametilen) triamina.

[0061] Upotreba u vezujućoj kompoziciji prema pronalasku najmanje jednog organskog amina, posebno najmanje jednog amina kao što je gore naveden, pogodno omogućava dalje povećanje kohezije na vlaknima vezujuće kompozicije.

[0062] U kompoziciji prema pronalasku, sredstvo za podešavanje pH, bilo da je u pitanju amonijum hidroksid, amonijum so i/ili organski amin, prisutan je u količini od najmanje 7%, poželjno između 7% i 10%, tako da se pH kompozicije prema pronalasku podešava na vrednost između 6 i 9, poželjno između 6 i 8.

[0063] Pri ovom pH, u stvari, primećena je veća brzina polimerizacije predmetne kompozicije tokom pripreme mineralnog vlaknastog materijala.

[0064] Vezujuća kompozicija prema pronalasku dalje sadrži smolu (ili pre-kondenzat) dobijenu reakcijom kondenzacije između polialdehida, jedinjenja uree i najmanje jednog lignin sulfonata, pri čemu je navedena smola prisutna u procentu od najmanje 10 težinskih %, poželjno između 10 težinskih % i 30 težinskih % na suvu težinu kompozicije.

[0065] Pod pojmom "polialdehid" se podrazumeva aldehid koji sadrži najmanje dve aldehidne grupe. Poželjno, polialdehid je nepolimerni dialdehid, na primer glioksal, glutaraldehid, 1,6-heksanedial ili 1,4-tereftalni dialdehid.

[0066] U posebno poželjnom primeru izvođenja, polialdehid je glioksal.

[0067] Jedinjenje uree je poželjno urea.

[0068] Najmanje jedan lignin sulfonat koji se koristi u vezujućoj kompoziciji prema pronalasku se sastoji od najmanje jedne soli lignin sulfonske kiseline izvedene iz lignina. Lignin sulfonati su nusproizvodi koji potiču od prerade drveta za proizvodnju papirne pulpe prema "sulfitnom" postupku koji koristi sulfit ili bisulfit. U zavisnosti od prirode protivjona korišćenog sulfita ili bisulfita, posebno soli amonijuma, dobijaju se soli alkalnih ili zemnoalkalnih metala lignin sulfonske kiseline. U ovom pronalasku, poželjni lignin sulfonat je izabran iz grupe koja se sastoji od natrijum lignin sulfonata, kalijum lignin sulfonata, magnezijum lignin sulfonata, kalcijum lignin sulfonata, amonijum lignin sulfonata i njihove kombinacije.

[0069] Lignin sulfonati se često koriste kao ekstenderi u mnogim vezujućim kompozicijama, u ovom slučaju fenolne grupe lignin sulfonata reaguju sa polialdehidom da bi se formirala prekondenzatna smola.

1

[0070] Smola (pre-kondenzat) se može dobiti reakcijom smeše koja sadrži polialdehid, jedinjenje uree i najmanje jedan lignin sulfonat u unapred određenim odnosima na odgovarajućoj temperaturi, poželjno između 80°C i 85°C, posebno 80°C, dovoljno vremena da se reakcija značajno završi.

[0071] U gore pomenutoj smeši, količina polialdehida, na primer glioksala, može biti poželjno između 35 težinskih % i 65 težinskih %, jedinjenja uree između 15 težinskih % i 45 težinskih % i lignin sulfonata između 5 težinskih % i 40 težinskih % na suvu težinu smeše koja nastaje na kraju dodavanja svih navedenih komponenti.

[0072] Komponenta lignin sulfonata se može dodati kao takva ili poželjno u obliku derivata dobijenog reakcijom istog sa polialdehidom (derivat lignin sulfonata sa polialdehidom, na primer lignin sulfonat glioksalat). Navedeni derivat lignin sulfonata može se dobiti reakcijom smeše koja sadrži, u procentima na suvu težinu, 80-90%, poželjno 85-88%, lignin sulfonata i 5-20%, poželjno 7-18%, polialdehida, na pogodnoj temperaturi, na primer između 50°C i 70°C, poželjno između 55°C i 60°C, tokom dovoljno vremena da se reakcija značajno završi, na primer oko 8 sati.

[0073] U jednom primeru izvođenja, gore pomenuta smeša sadrži gore navedene komponente u sledećim težinskim proporcijama na suvu težinu smeše koja rezultira na kraju dodavanja svih navedenih komponenti:

pri čemu je polialdehid poželjno glioksal.

[0074] U sledećem primeru izvođenja, komponenta lignin sulfonata se dodaje u obliku derivata sa polialdehidom (na primer lignin sulfonat glioksalat) i pomenuta smeša, iz koje se dobija smola (pre-kondenzat), sadrži sledeće komponente u sledećim težinskim proporcijama na suvu težinu smeše koja nastaje na kraju dodavanja svih navedenih komponenti:

pri čemu je polialdehid poželjno glioksal.

[0075] Komponente koje formiraju smešu iz koje se dobija pre-kondenzat mogu se mešati bilo kojim redosledom i mogu se predvideti proizvodi intermedijernih reakcija.

[0076] Na primer, u poželjnom primeru izvođenja, polialdehid se prvo može pomešati sa jedinjenjem uree i reagovati sa ovim drugim da bi se formirao proizvod intermedijerne reakcije, a zatim se dodaje lignin sulfonat kako bi se reakcija završila tako da se dobija konačna smola (pre-kondenzat).

[0077] Iznenađujuće je otkriveno da smola (pre-kondenzat) dobijena kao proizvod reakcije između polialdehida, jedinjenja uree i najmanje jednog lignin sulfonata deluje kao unakrsnovezujuće sredstvo redukcionog šećera u sinergiji sa sulfamatom tokom očvršćavanja vezujuće kompozicije za pripremu vlaknastog materijala vezivanjem za jedan ili više redukcionih šećera. Ovo omogućava vezujućoj kompoziciji prema pronalasku da stekne termoreaktivne karakteristike i sposobnost vezivanja mineralnih vlakana koja može biti znatno viša od sposobnosti vezivanja analogne vezujuće kompozicije koja sadrži sulfamat kao unakrsnovezujuće sredstvo, ali ne i pomenutu smolu (pre-kondenzat) i takođe viša od analogne vezujuće kompozicije koja sadrži pomenutu smolu (pre-kondenzat) kao unakrsno-vezujuće sredstvo, ali ne i sulfamat.

[0078] Kompozicija pronalaska može da sadrži dodatne komponente, koje se koriste na primer da poboljšaju njegovu temperaturnu otpornost ili da dalje olakšaju postupak polimerizacije kompozicije tokom formiranja mineralnog vlaknastog materijala.

[0079] Konkretno, navedene moguće dodatne komponente, koje su prisutne pojedinačno ili pomešane jedna sa drugom, mogu sadržati akrilnu komponentu kao što je detaljno opisano u nastavku, mineralna ulja, generalno prisutna kao emulzija u količini između 5 i 8 težinskih %, aminosilane, poželjno u količini između 0.1 težinskih % i 0.2 težinskih %, polisiloksane, poželjno u količini između 0.1 težinskih % i 0.5 težinskih % i slično. Navedene moguće dodatne komponente mogu biti prisutne i pojedinačno ili pomešane jedna sa drugom. Konkretno, u jednom primeru izvođenja pronalaska, akrilna komponenta, prisutna kao dodatna komponenta kao gore, poželjno je u obliku emulzije i može se izabrati od: akrilne smole, poželjno kiselog pH (uglavnom između 2 i 4) i karboksilnog polimera pomešanog sa poliolom. U tom smislu, akrilne smole koje se mogu koristiti su termoreaktivne vodene smole, na primer izabrane od Acquaset 600<™>(Rohm 8v Hass) i Acrodur<®>(BASF).

[0080] Poželjni karboksilni polimeri se dobijaju od akrilne ili metakrilne kiseline.

[0081] Poliol je izabran na primer od: polietara, polipropilen glikola, poliestara i slično. Poželjno, molekulska težina pomenute akrilne komponente je između 3000 i 10000, poželjno između 5000 i 8000 Daltona.

[0082] Kada je pomenuta komponenta prisutna, može se koristiti u količini do 20 težinskih %, poželjno do 15 težinskih %, još poželjnije do 10% ukupne težine kompozicije u suvom stanju, tj. kompozicije bez vode. Navedeni dodatak povoljno omogućava povećanje čvrstoće vezivanja kompozicije, što rezultira poboljšanjem mehaničkih i elastičnih svojstava staklenog ili kamenog vlaknastog materijala koji sadrži ovu kompoziciju, na primer u pogledu povratne opruge nakon kompresije filca od staklenih vlakana, koji se generalno koristi kao termoakustički izolatori.

[0083] Povoljno, vodena vezujuća kompozicija (vezujuće sredstvo) ovog pronalaska je dalje karakteristična po tome što je stabilna u vremenu (čak i nekoliko dana) i da se ne primećuje stvaranje, na primer, plesni, želiranja ili proizvoda raspadanja, dok navedeni proizvodi raspadanja mogu umesto toga biti prisutni u slučaju skladištenja vodenih vezujućih kompozicija poznatih u tehnici i koje sadrže druga polimerizaciona/unakrsno-vezujuća sredstva kao što je, na primer, amonijum sulfat.

[0084] Pored toga, kompozicija pronalaska može se lako pripremiti upotrebom vode kao rastvarača i postupkom koji se lako primenjuje čak i na industrijskom nivou. Ova kompozicija, u stvari, koja je pripremljena bez upotrebe mogućih izvora formaldehida, može se dobiti jednostavnim mešanjem gore opisanih komponenti, sa vodom, za kratko vreme.

[0085] Uopšteno, voda se koristi u dovoljnoj količini za rastvaranje komponenti kompozicije i/ili za dobijanje vodenih rastvora sa definisanim koncentracijama.

[0086] Drugim rečima, vezujuća kompozicija prema pronalasku korisna u pripremi mineralnog vlaknastog materijala može se dobiti rastvaranjem u vodi:

- najmanje jednog redukcionog šećera;

- amonijum-sulfamata i/ili sulfamata alkalnog ili zemnoalkalnog metala;

- sredstva za podešavanje pH izabranog iz grupe koja se sastoji od amonijum hidroksida (NH4OH), organske i/ili neorganske amonijum soli i/ili organskog amina;

- smole (ili pre-kondenzata) dobijene reakcijom između polialdehida, jedinjenja uree i najmanje jednog lignin sulfonata; i

- moguće dodatne komponente,

u težinskim procentima prema svakom primeru izvođenja kao gore.

1

[0087] S tim u vezi, vezujuća kompozicija (vezujuće sredstvo) prema pronalasku u obliku vodenog rastvora može poželjno imati težinsku koncentraciju u vreme nanošenja na vlakna između 5 i 30%, poželjnije između 5 i 20%, čak i poželjnije između 5% i 15%, što treba shvatiti kao težinu svih komponenti u odnosu na ukupnu težinu rastvora.

[0088] U jednom primeru izvođenja, predmetna vodena vezujuća kompozicija (vezujuće sredstvo) se može pripremiti mešanjem na sobnoj temperaturi (tj. na temperaturi između 15°C i 40°C) željenih količina pojedinačnih komponenti, generalno u rezervoaru za mešanje, praćeno jednostavnim dodavanjem vode, u dovoljnoj količini da se dobiju željene vrednosti koncentracije.

[0089] U sledećem primeru izvođenja, vezujuća kompozicija prema pronalasku može biti pripremljena mešanjem vodenog rastvora koji sadrži najmanje jedan redukcioni šećer, amonijum-sulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala, sredstvo za podešavanje pH kao što je gore navedeno i moguće dodatne komponente, sa smolom (pre-kondenzatom) i eventualno dodatnom vodom u dovoljnoj količini da se dobiju željene vrednosti koncentracije.

[0090] U sledećem primeru izvođenja, vezujuća kompozicija prema pronalasku se može dobiti tako što se prvo pripremi vodeni rastvor koji sadrži najmanje jedan redukcioni šećer, amonijum sulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala, amonijum hidroksid i/ili organske i/ili neorganske amonijumove soli, zatim zagrevanje pomenutog vodenog rastvora do temperature između 50°C i 90°C, posebno 70°C tokom vremenskog perioda od najmanje 20 minuta, poželjno između 20 i 25 minuta, a zatim dodavanje u pomenuti rastvor, posle hlađenja, najmanje jednog organskog amina poželjno izabranog od onih koji su gore navedeni, smole (pre-kondenzata) i eventualno dodatne vode u količini koja je taman dovoljna da se dobiju poželjne vrednosti koncentracije.

[0091] Sve komponente vezujuće kompozicije pronalaska su lako komercijalno dostupne i mogu se kupiti i mnoge od njih, kao što su redukcioni šećer i urea, imaju prirodno poreklo.

[0092] U dodatnom aspektu, pronalazak se odnosi na upotrebu predmetne vezujuće kompozicije u pripremi staklenih ili kamenih mineralnih vlakana.

[0093] U ovom aspektu, ovaj pronalazak se odnosi na vlaknasti materijal koji sadrži mineralna vlakna, poželjno od stakla ili kamena, spojena zajedno upotrebom predmetne vodene vezujuće kompozicije (vezujućeg sredstva). Sledeći predmet ovog pronalaska je stoga mineralni vlaknasti materijal dobijen od slobodnih mineralnih vlakana postupkom koji sadrži najmanje jedan korak polimerizacije vezujuće kompozicije pronalaska, na takvoj temperaturi da se vezujuća kompozicija očvrsne i polimerizuje.

[0094] S tim u vezi, pomenuti mineralni vlaknasti materijal može se povoljno pripremiti upotrebom postupka koji sadrži korake:

- formiranja slobodnih vlakana, poželjno topljenjem staklastog (kao što su na primer smeše alkalnih borosilikata) ili kamenog (kao što je na primer bazalt, dolomit, mešavina šljake i krečnjaka) materijala;

- nanošenja vodene vezujuće kompozicije kao što je gore navedena na navedena slobodna mineralna vlakna, čime se formiraju aglomerati mineralnih vlakana sa vezujućom kompozicijom pronalaska, poželjno prskanjem pomenute kompozicije na slobodna vlakna; i

- podvrgavanja navedenih aglomerata termičkom tretmanu na temperaturi koja može da očvrsne i polimerizuje vezujuću kompoziciju.

[0095] Potonji termički tretman se dešava na temperaturi od najmanje 180°C, poželjno na temperaturi između 180°C i 250°C i, poželjnije, između 180°C i 220°C, obično u pećima za polimerizaciju, i pokreće postupak polimerizacije vezujuće kompozicije pronalaska, koja se stabilno vezuje za vlakna, formirajući tako konačni vlaknasti materijal, spreman za upotrebu. Do pomenute termičke obrade može doći upotrebom toplog vazduha koji cirkuliše u peći pomoću ventilatora sa promenljivim pritiskom, tokom vremenskog perioda koji varira u zavisnosti od brzine peći, na primer u zavisnosti od težine po jedinici površine finalnog proizvoda.

[0096] Ako je potrebno, koraku termičke obrade za polimerizaciju/očvršćavanje vezujuće kompozicije prethodi korak orijentacije (ili „previjanja“) vlakana koji omogućava da se vlakna orijentišu u vertikalnom položaju, čime se povećava njihova čvrstoća na pritisak.

[0097] Korak nanošenja vezujuće kompozicije na slobodna vlakna se poželjno izvodi impregnacijom, posebno prskanjem vodene kompozicije pronalaska na slobodna vlakna koja su tek vruća formirana, upotrebom opreme poznate u tehnici i koja se obično koristi u pripremi mineralnog vlaknastog materijala. Količina vezujućeg sredstva naneta na slobodna mineralna vlakna može da varira u velikoj meri tako da se dobije mineralni vlaknasti materijal sa željenim sadržajem čvrstog vezujućeg sredstva. Na primer, u slučaju vlaknastih materijala od staklene vune, sadržaj čvrstog vezujućeg sredstva može biti između 5% i 20%, dok u slučaju vlaknastih materijala od kamene vune, sadržaj čvrstog vezujućeg sredstva može biti između 1.5% i 10%. Kada je korak primene završen, dobijaju se aglomerati mineralnih vlakana sa vezujućom

1

kompozicijom pronalaska, koji tipično imaju paralelepipedni presek, u obliku valjanih panela ili filca.

[0098] Slično tome, korak formiranja slobodnih vlakana (uobičajeno poznat kao postupak fiberizacije) može povoljno da se odvija operacijama koje su poznate stručnjaku u ovoj oblasti i sadrže topljenje početnog staklastog ili kamenog materijala, nakon čega sledi prolazak kroz ekstruzionu matricu povezanu sa rotorom (spinerom) sa hiljadama rupa koji, rotirajući velikom brzinom, izbacuje veoma tanke (staklena) filamente vlakna, koja su spremna za kontakt sa vezujućom kompozicijom u skladu sa korakom primene kao što je gore naveden. U slučaju kamenih vlakana, ono se, u obliku visokotemperaturne lave, isporučuje na točkove koji, rotirajući velikom brzinom, obezbeđuju centrifugalnu silu potrebnu za istanjivanje u vlakna, koja su takođe spremna da odmah stupe u kontakt sa vodenim vezujućim sredstvom.

[0099] Kada je finalni vlaknasti materijal isečen na potrebne veličine, može se pakovati i koristiti kao toplotni i/ili zvučni izolator, pokazujući dalje odlične osobine mehaničke čvrstoće, otpornosti na toplotu i povratne opruge, što se podrazumeva kao razlika između nominalne debljine materijala pre i posle njegovog pakovanja. Dakle, u dodatnom aspektu, pronalazak se odnosi na mineralni vlaknasti materijal koji se može dobiti postupkom kako je gore opisan.

[0100] Sa gore opisanim postupkom upotrebom vezujuće kompozicije prema pronalasku, mogu se dobiti vlaknasti materijali od staklene vune i vlaknasti materijali od kamene vune koji imaju jedno ili više svojstava kao što je naznačeno u nastavku.

[0101] Vlaknasti materijali od staklene vune:

- gustina od 6 do 110 kg/m<3>;

- sadržaj čvrstog vezujućeg sredstva od 5 do 20%;

- snaga razdvajanja od najmanje 100 gf/f prema standardu ASTM C 685-90;

- najmanje 100% oporavka debljine nakon kompresije za valjane pokrivače pakovane pod pritiskom (koeficijent kompresije veći od 4.5) kako je određeno merenjem debljine prema UNI:EN 823:2013; i

- najmanje 100% obnavljanje debljine nakon kompresije za ploče pakovane pod pritiskom kako je određeno merenjem debljine prema UNI:EN 823:2013; stepen kompresije zavisi od gustine ploče (veća gustina manje kompresije).

[0102] Vlaknasti materijali od kamene (kamene) vune:

- gustina od 20 do 250 kg/m<3>;

1

- sadržaj čvrstog vezujućeg sredstva od 1.5 do 20%

- najmanje 60 kPa na testu kompresije prema standardu UNI EN 826:2013

- najmanje 100% obnavljanja debljine nakon kompresije kao što je određeno merenjem debljine prema UNI:EN 823:2013.

[0103] Dalje karakteristike i prednosti ovog pronalaska će se jasnije pojaviti iz sledećih primera, datih kao neograničavajuća ilustracija.

Eksperimentalni deo

Primer 1: Priprema smole (pre-kondenzata)

[0104] Smola (pre-kondenzat) za upotrebu u pripremi vezujuće kompozicije prema pronalasku je pripremljena na sledeći način.

[0105] 150 delova po težini 40 tež% rastvora glioksala su pomešani sa 20 težinskih delova kalcijum lignin sulfonata i 60 težinskih delova uree na sobnoj temperaturi uz mešanje do rastvaranja gore navedenih komponenti.

[0106] Dobijena smeša je sipana u reaktor sa sistemom refluksa i mešalicom, zagrejana na 80°C i držana na navedenoj temperaturi uz snažno mešanje 2 sata.

[0107] Kada se reakcija završi, dobija se smola kao proizvod reakcije gore navedenih komponenti u vodenom rastvoru koji ima pH od oko 7.

Primer 2: Priprema smole (pre-kondenzata)

[0108] Smola (pre-kondenzat) za upotrebu u pripremi vezujuće kompozicije prema pronalasku je pripremljena na sledeći način.

[0109] 186 g 40 tež% rastvora glioksala se pomeša sa 71 g uree na sobnoj temperaturi uz mešanje do rastvaranja gore navedenih komponenti.

[0110] Dobijena smeša je sipana u reaktor sa sistemom refluksa i mešalicom, zagrejana na 80°C i držana na pomenutoj temperaturi uz mešanje 1 sat.

[0111] Posle ovog vremenskog perioda, 38 g kalcijum lignin sulfonata je dodato u reaktor i smeša je držana na 80°C još jedan sat.

[0112] Kada se reakcija završi, dobija se smola kao proizvod reakcije gore navedenih komponenti u vodenom rastvoru koji ima pH od oko 7.

1

Primer 3: Priprema smole (pre-kondenzata)

[0113] Smola (pre-kondenzat) za upotrebu u pripremi vezujuće kompozicije prema pronalasku je pripremljena na sledeći način počevši od lignin sulfonat glioksalata.

[0114] 81 g kalcijum lignin sulfonata pomešani su sa 132 g vode i 14 g 30% rastvora natrijum hidroksida uz mešanje do rastvaranja gore navedenih komponenti. Zatim je dodato još 30% rastvora natrijum hidroksida u dovoljnoj količini da se pH dovede na 12.

[0115] Dobijena smeša je sipana u reaktor sa refluks sistemom i mešalicom, u koji je dodato 17 g 40% rastvora glioksala. Smeša je zatim zagrejana na 58°C i držana uz mešanje na pomenutoj temperaturi oko 8 sati, čime se dobija kondenzacioni proizvod koji sadrži kalcijum lignin sulfonat glioksalat sa 37.5% težinskih na suvu težinu.

[0116] 210 g 40 tež% rastvora glioksala se pomeša sa 40 g uree na sobnoj temperaturi uz mešanje sve dok se gore navedene komponente ne rastvore i pH dobijene smeše se dovede na oko 4.5 dodavanjem dovoljne količine od 30% rastvor natrijum hidroksida.

[0117] Dobijena smeša je sipana u reaktor sa sistemom refluksa i mešalicom, zagrejana na 75°C i držana na pomenutoj temperaturi uz mešanje 2 sata.

[0118] Posle ovog vremenskog perioda, 40 g kondenzacionog proizvoda koji sadrži 37.5% kalcijum lignin sulfonat glioksalat je dodato u reaktor i smeša je držana na 75°C još jedan sat.

[0119] Kada se reakcija završi, dobija se smola kao proizvod reakcije gore navedenih komponenti u vodenom rastvoru koji ima pH od oko 7.5.

Primer 4: Priprema vezujućih kompozicija prema pronalasku

[0120] Vezujuće kompozicije prema pronalasku su pripremljene na sledeći način.

[0121] 78 g glukoze (dekstroze) su pomešani sa 325 g vode i 12.5 g amonijum-sulfamata, pa su dodavani amonijum hidroksid i/ili organska ili neorganska amonijumova so sve dok se ne dobije konačni pH od 7.5-8.

[0122] Dobijeni rastvor, u daljem tekstu rastvor 1, pomešan je na sobnoj temperaturi sa jednom od smola (pre-kondenzata) iz Primera 1-3 u razmerama na suvu težinu od 10-30% u odnosu na smolu i 70-90% u odnosu na rastvor 1, čime se dobijaju vezujuće kompozicije kao što je prikazano u sledećoj tabeli 1.

1

Tabela 1

Primer 5: Priprema vezujućih kompozicija prema pronalasku

[0123] Vezujuće kompozicije prema pronalasku su pripremljene na sledeći način.

[0124] 78 g glukoze (dekstroze) je pomešano sa 325 g vode, 12.5 g amonijum-sulfamata i dodat je amonijum hidroksid i/ili organska ili neorganska amonijum so, krajnji pH 7.5-8, dobijeni rastvor je zagrevan na 70°C tokom najmanje 20 minuta. Posle hlađenja, dodato je 8 g heksametilendiamina, krajnji pH oko 8.

[0125] Dobijeni rastvor, u daljem tekstu rastvor 2, pomešan je sa jednom od smola (prekondenzata) iz Primera 1-3 u razmerama na suvu težinu od 10-30% za smolu i 70-90% za rastvor 2, čime se dobijaju vezujuće kompozicije kao što je prikazano u sledećoj tabeli 2.

Tabela 2

1

Primer 6 (uporedni): Priprema vezujuće kompozicije bez smole (pre-kondenzata)

[0126] Vezujuća kompozicija koja nije u skladu sa pronalaskom (uporedna) je pripremljena mešanjem 78 g glukoze (dekstroze) sa 325 g vode i 12.5 g amonijum-sulfamata i dodat je/ili amonijum hidroksid i/ili organska amonijum so, krajnji pH 7.5-8.

[0127] Dobijeni rastvor je korišćen direktno, odnosno bez mešanja sa smolom (prekondenzatom) kao vezujuća kompozicija koja se u daljem tekstu naziva uporedna vezujuća kompozicija G.

Primer 7 (uporedni): Priprema vezujuće kompozicije bez sulfamata

[0128] Vezujuća kompozicija koja nije u skladu sa pronalaskom (uporedna) je pripremljena na sledeći način.

[0129] 78 g glukoze (dekstroze) je pomešano sa 325 g vode i dodat je amonijum hidroksid i/ili organska ili neorganska so amonijuma, krajnji pH 7.5-8.

[0130] Dobijeni rastvor je pomešan na sobnoj temperaturi sa smolom (pre-kondenzatom) dobijenom prema Primeru 1 u razmerama na suvu težinu od 10-30% u odnosu na smolu i 70-90% u odnosu na rastvor, čime se dobijaju vezujuće kompozicije u daljem tekstu zajednički označene kao uporedna vezujuća kompozicija H.

Primer 8: Priprema vlaknastih materijala sa vezujućim kompozicijama prema pronalasku i uporednim vezujućim kompozicijama

[0131] Vezujuće kompozicije iz primera 5 do 7, kao i komercijalna rezolna smola (formaldehidfenol-urea) (DINEA Prefere 72-5235) kao referenca, korišćeni su za formiranje izolacionih proizvoda na bazi staklene vune.

[0132] Staklena vuna je proizvedena tehnikom unutrašnjeg centrifugiranja pri čemu se kompozicija rastopljenog stakla pretvara u vlakna pomoću rotora zvanog „spiner“ koji radi velikom brzinom rotacije, pri čemu je rotor opremljen spoljnom trakom (ili diskom) sa više malih otvora. Usled centrifugalne sile, rastopljeni materijal se baca na perforiranu perifernu traku iz koje kroz otvore izlaze primarni filamenti rastopljenog mineralnog materijala, a navedeni filamenti se, zauzvrat, izvlače da bi formirali tanka vlakna zahvaljujući delovanju visoko-temperaturnog gasa koji dolazi iz prstenastog gorionika koji okružuje disk.

2

[0133] Vezujuća kompozicija je nanošena na tako dobijena tanka vlakna koja izlaze iz rotora pomoću prstenaste mlaznice za raspršivanje postavljene ispod rotora tako da se vezujuća kompozicija ravnomerno rasporedi na vlakna i da se dobiju aglomerati vlakana („podmetači“) impregnirani vezujućom kompozicijom.

[0134] Navedeni aglomerati su sakupljeni na pokretnu traku i poslati u peć na temperaturu od najmanje 180°C, gde su ostali dovoljno vremena da omoguće polimerizaciju (očvršćavanje) kompozicije i vezivanje sa vlaknima, čime se dobija vlaknasti materijali značajno oblika paralelepipeda.

[0135] Mehaničke osobine navedenih vlaknastih materijala, u odnosu na zateznu čvrstoću, merene su prema standardu ASTM C 685-90 „Parting Strength of Mineral Fiber Batt - and Blaket-Type Insulation” merenjem opterećenja lomljenja (kao gram-sila „gf") i izračunavanje zatezne čvrstoće kao "snage na razdvajanje" kao gram-sila po uzorku grama prema gore navedenom ASTM standardu. Uzorci koji su podvrgnuti ispitivanju imaju značajno isti prečnik vlakana, istu gustinu i približno isti sadržaj vezujućeg sredstva.

[0136] Rezultati su sumirani u sledećoj tabeli 3.

Tabela 3

[0137] Iz gornje tabele 3, može se proceniti da svi vlaknasti materijali dobijeni upotrebom primera vezujućih kompozicija prema pronalasku imaju bolja svojstva mehaničke čvrstoće, koja su bolja od onih vlaknastih materijala dobijenih upotrebom vezujuće kompozicije bez sulfata (uporedna kompozicija H ) i bolje od onih od vlaknastih materijala dobijenih upotrebom vezujuće kompozicije bez smole (uporedna kompozicija G).

[0138] Pored toga, vlaknasti materijali dobijeni upotrebom vezujućih kompozicija C i F, gde je lignin sulfonat prethodno reagovao sa polialdehidom i kompozicijom E koja sadrži heksametilendiamin, imaju najbolja svojstva mehaničke čvrstoće vezujućih kompozicija prema pronalasku korišćenih u gornjim testovima. Što se tiče ove tačke, za vlaknaste materijale dobijene upotrebom vezujućih kompozicija C, E i F, dovoljan je sadržaj smole (pre-kondenzata) u vezujućoj kompoziciji od 10% da bi se dobila odlična svojstva mehaničke čvrstoće.

[0139] Pored toga, date vezujuće kompozicije prema pronalasku imaju svojstva mehaničke čvrstoće značajno uporedive sa onima referentne fenolne smole, ali, za razliku od ove poslednje, ne sadrže niti oslobađaju formaldehid.

Claims (18)

Patentni zahtevi

1. Vodena vezujuća kompozicija bez formaldehida koja sadrži:

- najmanje jedan redukcioni šećer;

- amonijum-sulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala;

- sredstvo za podešavanje pH izabrano iz grupe koja se sastoji od amonijum hidroksida (NH4OH), organske i/ili neorganske amonijum soli i/ili organskog amina;

- smole (pre-kondenzata) dobijene reakcijom između polialdehida, jedinjenja uree i najmanje jednog lignin sulfonata i/ili njegovog kondenzacionog derivata sa polialdehidom, pri čemu je navedena smola prisutna u procentu od najmanje 10 težinskih % na suvu težinu kompozicije.

2. Vezujuća kompozicija prema patentnom zahtevu 1, naznačena time što je najmanje jedan redukcioni šećer prisutan u ukupnoj količini od 50% do 75%, poželjno od 50% i 72%, i izabran je od monosaharida, poželjno glukoze, fruktoze, galaktoze, ksiloze, arabinoze, riboze, liksoze, manoze, ramnoze, posebno glukoze i fruktoze, i polisaharida sa prosečnom molekulskom težinom nižom od 1000000, poželjno nižom od 100000, poželjnije nižom od 50000, pri čemu se navedeni polisaharidi koriste nakon tretmana kiselinom.

3. Vezujuća kompozicija prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačena time što su amonijumsulfamat i/ili sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala prisutni u ukupnoj količini koja je sadržana između 8 i 20 težinskih %, poželjno između 8 i 12 težinskih %, sulfamat alkalnog ili zemnoalkalnog metala je poželjno izabran od: natrijum-sulfamata, kalijum-sulfamata i kalcijum-sulfamata.

4. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je pomenuto sredstvo za podešavanje pH prisutno u količini od najmanje 7%, poželjno između 7% i 10% tako da se pH podesi na vrednosti sadržane između 6 i 9, poželjno između 6 i 8.

5. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što, navedena organska amonijumova so je amonijumova so kiseline izabrane od: limunske kiseline, vinske kiseline, glikolne kiseline, jabučne kiseline i mlečne kiseline.

2

6. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je navedeni organski amin izabran iz grupe koja se sastoji od 2-amino-2-metil-propanola (AMP), heksametilendiamina i bis(heksametilen) triamina.

7. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je pomenuta smola (pre-kondenzat) prisutna u procentu između 10 težinskih % i 30 težinskih % u odnosu na suvu težinu kompozicije.

8. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što, navedeni polialdehid je nepolimerni dialdehid, poželjno glioksal, glutaraldehid, 1,6-heksandial ili 1,4-tereftalni dialdehid, pomenuto jedinjenje uree je poželjno urea i navedeno najmanje jedan lignin sulfonat je izabran od amonijum soli ili soli alkalnih ili zemnoalkalnih metala sa lignin sulfonskom kiselinom, poželjno natrijum lignin sulfonata, kalijum lignin sulfonata, magnezijum lignin sulfonata, kalcijum lignin sulfonata, amonijum lignin sulfanata i njihovih kombinacija.

9. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što je navedena smola dobija reakcijom smeše koja sadrži od 35% do 65% polialdehida, od 15% do 45% jedinjenja uree, poželjno glioksala, i od 5% do 40% najmanje jednog lignin sulfonata i/ili njegovog kondenzacionog derivata sa polialdehidom, pri čemu su procenti težinski u odnosu na suvu težinu smeše koja nastaje na kraju dodavanja svih navedenih komponenti, na temperaturi koja je poželjno sadržana između 60°C i 100°C, posebno 80°C, tokom vremena dovoljnog da se reakcija značajno završi.

10. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, naznačena time što se navedeni kondenzacioni derivat dobija reakcijom najmanje jednog lignin sulfonata sa polialdehidom na temperaturi koja je poželjno između 50°C i 70°C.

11. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koja dalje sadrži mineralno ulje (5-8%), amino-silan (poželjno 0.1-0.2%), polisiloksane (poželjno 0.1-0.5%) ili njihove smeše.

12. Vezujuća kompozicija prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koja dalje sadrži najmanje jednu akrilnu komponentu molekulske težine između 3000 i 10000.

13. Upotreba vodene vezujuće kompozicije, prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u pripremi mineralnog vlaknastog materijala.

14. Postupak za pripremu vlaknastog materijala počevši od slobodnih mineralnih vlakana, pri čemu navedeni postupak sadrži korake:

- formiranja slobodnih mineralnih vlakana od kamenog ili staklastog materijala;

- nanošenja vodene vezujuće kompozicije prema bilo kom od patentnih zahteva od 1 do 12 na navedena slobodna mineralna vlakna, čime se formiraju aglomerati mineralnih vlakana sa pomenutom vezujućom kompozicijom; i

- podvrgavanja navedenih aglomerata termičkom tretmanu na temperaturi koja može da očvrsne pomenutu vezujuću kompoziciju, čime se dobija pomenuti vlaknasti materijal.

15. Postupak prema patentnom zahtevu 14, naznačen time što se termička obrada odvija na temperaturi od najmanje 180°C.

16. Mineralni vlaknasti materijal koji se dobija postupkom prema patentnom zahtevu 14 ili 15.

17. Mineralni vlaknasti materijal prema patentnom zahtevu 16, koji je vlaknasti materijal od staklene vune koji ima jedno ili više od sledećih svojstava:

- gustina od 6 do 110 kg/m<3>;

- sadržaj čvrstog vezujućeg sredstva od 5 do 20%;

- čvrstoća razdvajanja od najmanje 100 gf/f prema standardu ASTM C 685-90;

- najmanje 100% obnavljanja debljine nakon kompresije za valjane pokrivače pakovane pod pritiskom (koeficijent kompresije veći od 4.5) kako je utvrđeno merom debljine prema UNI:EN 823:2013; i

- najmanje 100% obnavljanja debljine nakon kompresije za ploče pakovane pod pritiskom kako je određeno merenjem debljine prema UNI:EN 823:2013.

2

18. Mineralni vlaknasti materijal prema patentnom zahtevu 16, koji je vlaknasti materijal od kamene vune koji ima jedno ili više od sledećih svojstava:

- gustina od 20 do 250 kg/m<3>;

- sadržaj čvrstog vezujućeg sredstva od 1.5 do 20%;

- najmanje 60 kPa pri ispitivanju kompresije prema standardu UNI EN 826:2013; i

- najmanje 100% obnavljanja debljine nakon kompresije kao što je određeno merenjem debljine prema UNI:EN 823:2013.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5

2